平板氣升環(huán)流式微藻光反應(yīng)器研究.pdf

1、微藻能源作為第三代生物燃料是國(guó)內(nèi)外新能源領(lǐng)域的前沿研究課題，而如何開(kāi)發(fā)立體微藻光反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)高密度養(yǎng)殖微藻、以顯著提高單位占地面積上的微藻生物質(zhì)產(chǎn)量是當(dāng)前的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。本文研發(fā)了一種平板氣升環(huán)流式微藻光反應(yīng)器，分析了閃光效應(yīng)和流體動(dòng)力等特性對(duì)微藻生長(zhǎng)的影響規(guī)律。
　　 本文選擇微擬球藻作為實(shí)驗(yàn)藻種，通過(guò)平板氣升環(huán)流式反應(yīng)器內(nèi)實(shí)驗(yàn)得到適宜微藻生長(zhǎng)的最佳通氣速率為每升藻液內(nèi)通入空氣流量0.5 L·min-1。通過(guò)微藻培養(yǎng)液的光衰減

2、實(shí)驗(yàn)，基于Lambert-Beer定律得到微藻的光衰減公式為I=I0·e-(0.4x+0.024)L。通過(guò)光強(qiáng)對(duì)微藻比生長(zhǎng)速率的影響實(shí)驗(yàn)，得到在35～95μmol·m-2·s-1的光強(qiáng)范圍內(nèi)，微藻在指數(shù)生長(zhǎng)期的比生長(zhǎng)速率隨光強(qiáng)增大而提高，但提高幅度逐漸減小。
　　 通過(guò)Fluent流體動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)反應(yīng)器內(nèi)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了計(jì)算模擬，對(duì)氣含率和液體速率的計(jì)算模擬結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上計(jì)算得到導(dǎo)流板長(zhǎng)度、導(dǎo)流板間距和裝液位高度對(duì)

3、反應(yīng)器內(nèi)流場(chǎng)的影響規(guī)律，確定了導(dǎo)流板長(zhǎng)度25cm、導(dǎo)流板間距20cm、液位高度35cm作為平板氣升環(huán)流式反應(yīng)器的優(yōu)化結(jié)構(gòu)。通過(guò)在該反應(yīng)器藻液上升區(qū)內(nèi)添加橫向交叉隔板，在增大整體氣含率同時(shí)起到了良好的導(dǎo)流作用。數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn):上升區(qū)內(nèi)的液流形成一個(gè)順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的交替更迭的大渦流動(dòng)，加強(qiáng)了氣液混合和物質(zhì)傳遞，在水平光程方向上藻液速度提高到15-22倍，藻液光暗循環(huán)周期顯著降低到無(wú)橫向隔板時(shí)的1/19，由于微藻閃光效應(yīng)的影響最終使微藻生物